这些神秘的大自然记录者
10-14 08:05:10 来源:中国国家地理微信公众号

中国国家地理微信公众号消息,科学家们利用自然界的统一律和物质相互转化与渗透的规律,来重现逝去的历史。

树轮

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在不适合生长的季节里,树处于休眠状态,到了春天(或某些地方的雨季),树就开始生长了。新的细胞长在上一年的树轮与树皮之间。刚开始的时候,新生细胞长得比较大,形成的是“早材”,随着季节的变化,以后长出的细胞就越来越小了,较小细胞的颜色也会逐渐变深,这时形成的是“晚材”。晚材与来年长出的早材之间会形成一道明显的界线,前后两条界线之间的那部分木材,就形成了“树轮”,由于它代表树木生命中的一年,所以也称“年轮”。然而在热带地区,一年中所有时间都适合树的生长,所以热带地区的树往往分不出来早材和晚材,也就形不成树轮了。

人类早在15世纪就发现树轮宽窄与当年降水量有关,第一位把这种观察记录下来的是意大利人列奥纳多·达·芬奇,而20世纪初的天文学家安德鲁·艾里克特·道格拉斯是树轮年代学的鼻祖,他想找到太阳活动与地球气候之间的关系,但是缺少长时期的气象资料。后来,他发现树的生长时养分的供给与环境所提供的水密切相关,这样一来,树的生长状况必然会反映当年的降水量。

冰芯

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2000米、1900米……冰盖打钻机将冰芯从深深的冰川中取出,千万年以前的秘密也随之被开启。冰芯和树轮一样,里面有着层层叠置的纹路,这在冰川学上叫作年层。

每一年,冬季的积雪经夏季消融后,形成一个消融面,消融面上污化物成了划分年层的天然标志。这样,冰层就可以像树轮一样被测出年龄来。所有在大气中循环的物质都会随大气环流而抵达冰川上空,并沉降在冰雪表面,最终形成冰芯记录。通过这些冰芯里的气泡和尘埃,冰川学家可以分析出当时的气候。

湖芯

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由于湖面水体的保护,沉淀在湖底的自然界的沉积物会被完好地保存下来。而每年的沉积状况会有所不同,湖泊纹泥就像树轮一样,一层一层很细地排列着。

科学家用特殊的打钻机将湖泊纹泥取出,制成湖芯就可以解读千年甚至万年以前的气候环境变化:有时,一段1米长的湖芯记录着大约1600年的历史,层层剖析下去,这里千年以来的气候和生态演变就会像幻灯片一样展示在我们面前。不过并不是所有的湖泊都适合做研究,它要求水深15米左右,深了不好打钻,浅了波浪对湖底的扰动太大。 

石笋

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雨滴从天空落下,汇集成流,渗入土壤。溶入的二氧化碳增强了雨水的酸性,当流经石灰岩时便溶解了大量的碳酸钙。进入洞穴后,如果滴滴溶液连续地落在同一个地点上,过饱和的碳酸钙就会沉淀,逐渐向上结晶出美丽的锥形或柱形石笋(有时也会向下结晶出石钟乳,当石笋和石钟乳相连后,便形成了石柱)。

石笋里也有年层,但比起树轮、冰芯、湖芯要复杂。在透光和紫外光下,石笋的沉积面会分别表现出透光和发光两种微层。这两种微层在多数情况下是重合的,这就是石笋的年层。科学家利用精密仪器可逐年提取石笋年层中的信息,建立起几百年甚至更长的气候环境变化年表。 

(原标题:大自然记录者)

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